JPH0511478Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はロードセルに関し、特に起歪体に貼付
けた歪ゲージ部をベローズで密封した密封型のロ
ードセルに関する。

〔従来技術〕

ロードセルにおいて、起歪体に貼付ける歪ゲー
ジが湿気等により腐蝕すると抵抗値が変化して正
確な測定ができないという問題がある。この問題
を解決するため、従来、歪ゲージを金属製のベロ
ーズで密封した密封型のロードセルがある。

第２図は、上記密封型のロードセルの一例を示
す断面図である。図示するように、矩形状の起歪
体１には、その上下面に各々２個づつ計４個の歪
ゲージ２，２，２，２が貼付けられ、該歪ゲージ
を密封するため金属製のベローズ３がその両端を
起歪体１の両端に設けられた鍔１ａの外周面に接
着されている。ところで起歪体１は、通常ジユラ
ルミン等の半田付けが難しい材料でできているた
め、ベローズ３の端部と鍔１ａの外周面との接着
には、接着剤を用いていた。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記のようにベローズ３の端部
と鍔１ａの外周面との接着に接着剤を用いた場
合、その接着部の防湿性が完全でないという欠点
があつた。また直接半田付け出来る材料のものも
あるが、高価でかつ加工はジユラルミンに比べ時
間を要し、重量が増す欠点があつた。

本考案は上述の点にかんがみてなされたもの
で、ベローズと起歪体との半田付けが容易に行う
ことができ、かつ歪ゲージを完全なメタルシール
で密封できる密封型のロードセルを提供すること
を目的とする。

〔問題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため本考案は、複数個の
歪ゲージが所定の箇所に貼付けられた起歪体と、
筒状の金属性ベローズを具備し、該金属性ベロー
ズの両端部に形成された半田代を起歪体に半田付
けし、歪ゲージを密封した構成のロードセルにお
いて、ベローズの一端を内側にカールさせその半
田代が他端の半田代と同一方向になるように形成
し、起歪体の該ベローズ両端部の半田代が位置す
る部分に該両半田代が同一方向から嵌合する半田
溜りを同一方向に向けて形成すると共に、該半田
溜りと起歪体の間にベローズ端部を半田溜りに半
田付けする際、熱が起歪体に拡散しにくくした切
欠部を設けたことを特徴とする。

また、半田溜りあるいは起歪体全体に半田性の
優れたメツキを施したことを特徴とする。

また、起歪体を異種材料からなる複数の起歪体
構成部材を組み合わせて形成し、複数の起歪体構
成部材のうち半田溜りを有する起歪体構成部材を
半田性の優れた材料で形成し、歪ゲージが貼付け
られた起歪体構成部材を機械的特性の優れた材料
で形成したことを特徴とする。

また、起歪体の端部に円筒状の凹部を設け、入
出力端子を凹部の底に取付けると共に、凹部入口
をパツキンを介在させて第１の中空ボルトの中空
穴に通したケーブルをパツキンを介在させて第２
の中空ボルトで締付けたことを特徴とする。

〔作用〕 ロードセルを上記の構成にすることにより、ベ
ローズを起歪体の一方から差し込み、ベローズ両
端部が半田溜りに嵌合した状態で、高周波加熱機
や、光ビーム溶接機を用いて容易にベローズと起
歪体との半田付けが可能となる。その際、半田溜
りと起歪体との間に切欠部を設けているので、半
田溜り部の熱容量が小さく、その部分は早く加熱
され、起歪体の歪ゲージを貼付した部分には熱が
伝わり難いため、歪ゲージの特性に悪影響を与え
ない。

また起歪体端部の凹部に形成される入力端子の
後端と第１の中空ボルトとの先端との間の空間
は、ロードセルのブリツジバランスおよび温度に
対する零点スパン補償等の調整に使用できる。

〔実施例〕

以下本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図は本考案に係るロードセルの構造を示す
側断面図で、第３図はそのベローズ部を一部切欠
した平面図、第４図は第３図の矢印Ｂ方向から見
た図、第５図は第３図の矢印Ｃ方向から見た図、
第６図は第１図のＡ−A′線上断面図である。

図中、１１はアルミ材等からなる起歪体で、両
端部の断面が円形をなし、中央部の断面が矩形を
なしている。起歪体１１の中央部には異形孔１２
が設けられ、上面および下面のそれぞれの所定箇
所に２個づつ計４個の歪ゲージ１３が貼付けられ
ている。起歪体１１の一端外周部には、鍔１１ａ
が一体的に形成され、他端の外周部にも鍔１１ｂ
が一体的に形成される。鍔１１ａの一側面と鍔１
１ｂの一側面には、後に詳述する構造の半田溜り
１４，１５が設けられている。起歪体１１の中心
部には、上面から前記異形孔１２に通ずる細孔１
６および下面から同じく異形孔１２に通じる細孔
１７が設けられている。また起歪体１１の異形孔
１２の左右端から端部に向つて穴１８，１９が設
けられ、一方の穴１８の先端は円錐状にしぼら
れ、その中心部に細孔２０が設けられている。さ
らに他方の穴１９の先端は、起歪体１１の端部に
設けられた円筒状の凹部２１に連通している。

前記起歪体１１の両端部に設けられた半田溜り
１４および１５には、ベローズ２２の両端が半田
付けで接合されている。該ベローズ２２は、両端
に波形部２２ａを形成し、中間に該波形部の谷径
より大きな径の円筒部２２ｂを形成してなるリン
性銅、ベリウム銅、ステンレス等の金属材料から
なる円筒体であり、一方端は真直ぐに形成されそ
の内周に半田溜り１４の外周が係合するようにな
つている。また、ベローズ２２の他端は内側にカ
ールしており、その先端内周が半田溜り１５の外
周に係合するようになつている。ベローズ２２を
上記のように構成することにより、第２図に示す
全体に波形を形成するベローズに比較し、ベロー
ズ２２に取り囲まれた起歪体１１の歪ゲージ１３
の貼付け部近辺の断面を大きく取ることができる
ため、ロードセルにかかる偏荷重に対し、より強
度のあるものとすることができる。また波形部が
少ないためベローズを安価に製造できる。しかも
ベローズ全域に波形がある場合においてもたわみ
はほとんどベローズの両端に集中するため、柔軟
性にほとんど差がなく、ロードセルの性能を低下
させることがない。

起歪体１１両端すなわち起歪体１１を固定する
支持端および秤量皿等を取付ける自由端の側面に
は、起歪体１１を固定するためのボルトおよび起
歪体１１を固定するためのボルトを挿入する穴２
３および２４が４個づつ設けられている。

上記のような構造の起歪体１１の半田溜り１
４，１５にベローズ２２の両端を係合させ、半田
を半田溜り１４，１５に置いて高周波加熱機や光
ビーム溶接機等を用い半田を溶かし接着する。第
７図は、半田溜り１４とベローズ２２の端部の接
合状態を示す図（第１図の円ａで囲まれた部分の
拡大図）である。図示するように、起歪体１１の
鍔１１ａの側面外周部のクサビ状の溝を設けて形
成した半田溜り１４の外周に、ベローズ２２の端
部半田代を係合させ、該クサビ状溝の半田熔着部
２５を形成して接合する。半田付けに際しては、
半田溜り１４と鍔１１ａの間に溝状の切欠部２６
を設けているので、半田溜り１４の熱容量は小さ
くなり、半田熔着時の熱が起歪体１１に伝わりに
くくなる。第８図は、半田溜り１５とベローズ２
２の端部の接合状態を示す図（第１図の円ｂで囲
まれた部分の拡大図）である。図示するように起
歪体１１の端部外周に設けられた鍔１１ｂの側外
周部にクサビ状の溝を設けて形成した半田溜り１
５の内周面にベローズ２２の端部をカールさせて
形成した半田代を係合させ、該クサビ状溝に半田
熔着部２７を形成して接合する。半田付けに際し
ては、半田溜り１４と起歪体１１の間に溝状の切
欠部２８を設けているので、半田溜り１５の熱容
量は小さくなり、半田熔着時の熱が起歪体１１に
つたわりにくくなる。

上記構造の起歪体１１は、ジエラルミン等の半
田付けしにくい材料でできているので、起歪体１
１の半田溜り１４，１５の部分あるいは起歪体１
１全体に半田性のすぐれた金属メツキを施してお
けば、半田の接着性が向上する。

歪ゲージ１３に接続されたリード線は細孔１６
および１７、異形孔１２を通つて穴１９に導びか
れる。穴１９の先端でかつ前記凹部２１の底に
は、ガラス等の材料でハーメチツクシールされた
入出力端子２９が取付けられている。第９図は、
該入出力端子２９の近辺の拡大図である（第１図
の円ｃで囲まれた部分の拡大図）。図示するよう
に金属製の端子枠体３０内に、複数の金属性の端
子棒３１を挿入し、ガラス材等でハーメチツクシ
ールした入出力端子２９を凹部２１の底から穴１
９内にその先端部を挿入して取付ける。端子棒３
１の先端には、前記歪ゲージ１３からのリード線
ホイートストンブリツジを構成してを接続する。
入出力端子２９の取付けは、前記端子枠体３０の
後端外周面を凹部２１の内周面に係合させ、該係
合部３２を半田付けして行なう。これにより、穴
１９は入出力端子により外部と完全に隔離され
る。

起歪体１１の半田溜り１４，１５にベローズ２
２の端部を半田付けし、凹部２１の底に入出力端
子２９を取付けた後（入出力端子２９を取付けた
後にベローズを半田付けしても良い）、穴１８の
先端に設けられた細孔２０からベローズ２２およ
び起歪体１１内の空気を抜き取り、その後に窒素
ガス、ヘリウムガス、ネオンガス等の不活性ガス
を封入する。不活性ガスを封入した後は、細孔２
０の先端を半田等を溶し込んで密閉する。この密
閉に際して高温が発生するが、細孔２０の周辺に
溝状の切欠部３８が設けられたため、細孔の熱容
量が小さく、該熱が起歪体１１に伝わらない内に
シールが完了する。

入出力端子２９の端子棒３１の後端には、調整
用の抵抗３７等が接続され、さらに前記４個の歪
ゲージ１３でブリツジが構成されるように接続が
なされる。該ブリツジの４点には、それぞれシー
ルドケーブル３５の芯線が接続される。

凹部２１の入口部には、Ｏリング３３を介在さ
せ、中空部にシールドケーブル３５を通した第１
の中空ボルト３４が締付固定され、さらにシール
ドケーブル３５をＯリング３６を介在させて第２
の中空ボルト３９で締付固定する。これにより、
入出力端子２９と第１の中空ボルトで形成される
空間は、起歪体１１の穴１９と完全に隔離され、
さらに外気とも隔離されることになる。この凹部
２１内の空間で、歪ゲージ１３で構成されるブリ
ツジの調整等を行なうことができる。また、調整
後、該空間にポツテイング剤等を充填すればなお
効果的となる。

第１０図は、本考案に係る他の実施例をなすロ
ードセルの構造を示す側断面図である。第１１
図、第１２図は、それぞれ第１０図の矢印Ｄ，Ｅ
方向から見た図である。図において、第１図およ
び第３図〜第９図と同一符合を付した部分は同一
または相当部分を示す。図示するように、起歪体
１１は、異なる材料からなる３個の起歪体構成部
材１１−１，１１−２，１１−３により構成され
る。半田溜り１４，１５が設けれている起歪体構
成部材１１−１および１１−３は、黄銅あるいは
ベリウム銅等の半田性の優れた材料を用いて形成
し、歪ゲージ１３が貼付される起歪体構成部材１
１−２はジユラルミン等の機械的特性の優れた材
料で形成する。起歪体１１を構成する３個の部材
には起歪体構成部材１１−１の端面から該起歪体
構成部材１１−１を貫通して起歪体構成部材１１
−２に達する４本のボルト穴４１、および起歪体
構成部材１１−３の端面から該起歪体構成部材１
１−３を貫通して起歪体構成部材１１−２に達す
る４本のボルト穴４１を設ける。該ボルト穴４１
に組立用のボルト４０を通して締付け、３個の起
歪体構成部材１１−１〜１１−３を相互に固定
し、起歪体１１を組立てる。組立が完了した後、
ボルト４０の各頂部には、半田４２を埋込み、ボ
ルト４０とボルト穴４１の間隙を通つて湿気が内
部に入り込まないようにシールする。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案によれば、以下に示
すような極めて優れた効果が得られる。

ベローズの一端を内側にカールさせその半田代
が他端の半田代と同一方向になるように形成し、
起歪体の該ベローズ両端部の半田代が位置する部
分に該両半田代が同一方向から嵌合する半田溜り
を同一方向に向けて形成したので、起歪体にベロ
ーズから片側を嵌め込むだけでその両端部の半田
代を半田溜りに係合させることができ、その状態
で半田付けができるから、組立作業が容易にな
る。

また、半田付けも同一方向からできるので、例
えば高周波加熱機や光ビーム溶接機等を用いた自
動化に適している。

また、半田溜りと起歪体の間にベローズ端部を
半田溜りに半田付けする際、熱が起歪体に拡散し
にくくした切欠部を設けたので、より少ない熱量
で半田付けが可能となる。

また、半田付けの際、熱が起歪体に伝わり難い
ことからロードセルの特性に悪影響を与えない。

ジユラルミン等の半田付けの難しい材料よりな
る起歪体を用いても、完全にメタルシールが実現
でき、接着剤によるシールと異なり、防湿性に優
れている。

ベローズ装着等の歪ゲージの密封が完了した後
に密封の外部で調整が可能で、しかもシールドケ
ーブル接続ならびに調整の空間部の防湿性も完全
にしたのでロードセルの精度がアツプし、耐湿性
に対する信頼がより高いものとなる。なお、本考
案実施例では起歪体１１をジユラルミンで構成し
たが、他の機械的特性に優れた材料、例えばニツ
ケルクロムモリブデン鋼、バネ用ステンレス鋼、
工具鋼、恒弾性合金鋼に置きかえても何らさしつ
かえないものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るロードセルの側断面図、
第２図は従来のロードセルの一例を示す側断面
図、第３図は本考案に係るロードセルのベローズ
の一部切欠平断面図、第４図は第３図の矢印Ｂ方
向から見た図、第５図は第３図の矢印Ｃ方向から
見た図、第６図は第１図のＡ−A′線上断面図、
第７図は第１図の円ａで囲まれた部分の拡大図、
第８図は第１図の円ｂで囲まれた部分の拡大図、
第９図は第１図の円ｃで囲まれた部分の拡大図、
第１０図は本考案に係る他の実施例を示す図、第
１１図は第１０図の矢印Ｄ方向から見た図、第１
２図は第１０図の矢印Ｅ方向から見た図である。 図中、１１……起歪体、１２……異形孔、１３
……歪ゲージ、１４，１５……半田溜り、２１…
…凹部、２６，２８……切欠部、２９……入力出
力端子、３４，３９……中空ボルト、３５……シ
ールドケーブル、３３，３６……Ｏリング。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 複数個の歪ゲージが所定の箇所に貼付けられ
   た起歪体と、筒状の金属性ベローズを具備し、
   該金属性ベローズの両端部に形成された半田代
   を前記起歪体に半田付けし、歪ゲージを密封し
   た構成のロードセルにおいて、 前記ベローズの一端を内側にカールさせその
   半田代が他端の半田代と同一方向になるように
   形成し、 前記起歪体の該ベローズ両端部の半田代が位
   置する部分に該両半田代が同一方向から嵌合す
   る半田溜りを同一方向に向けて形成すると共
   に、該半田溜りと該起歪体の間にベローズ端部
   を半田溜りに半田付けする際、熱が起歪体に拡
   散しにくくした切欠部を設けたことを特徴とす
   るロードセル。 (2) 前記半田溜りあるいは起歪体全体に半田性の
   優れたメツキを施したことを特徴とする実用新
   案登録請求の範囲第(1)項記載のロードセル。 (3) 前記起歪体を異種材料からなる複数の起歪体
   構成部材を組み合わせて形成し、 該複数の起歪体構成部材のうち前記半田溜り
   を有する起歪体構成部材を半田性の優れた材料
   で形成し、 前記歪ゲージが貼付けられた起歪体構成部材
   を機械的特性の優れた材料で形成したことを特
   徴とする実用新案登録請求の範囲第(1)項記載の
   ロードセル。 (4) 前記起歪体の端部に円筒状の凹部を設け、前
   記入出力端子を該凹部の底に取付けると共に、
   該凹部入口をパツキンを介在させて第１の中空
   ボルトの中空穴に通したケーブルをパツキンを
   介在させて第２の中空ボルトで締付けたことを
   特徴とする実用新案登録請求の範囲第(1)項又は
   第(2)項又は第(3)項記載のロードセル。